郑州大学AM：有机硫和原位生成低聚物的尺寸效应实现高利用率的钠-有机硫电池

有机硫由于其高容量、多样的结构和优异的电化学性能而成为可充电金属电池的有前途的正极材料。然而迄今为止，文献中还没有报道过在室温条件下有希望的可充电钠-有机硫电池。

在此，郑州大学付永柱教授等人揭示了三种有机硫化合物，即 4,4′-硫代双苯硫醇 (TBBT)、1,4-苯二硫醇 (1,4-BDT) 和二苯二硫醚 (DPDS) 在室温可充电钠电池中的电化学行为。

结果表明当使用Nafion膜时，充电过程中会形成大的有机硫低聚物，它们很容易被Nafion膜中的纳米级离子导电簇阻挡。此外，大的有机硫单体也会被堵塞，800小时后只有5.4% 的TBBT通过Nafion膜扩散。

图1. 第一次循环后电池带电产物的质谱图及Na-有机硫电池示意图

Na|TBBT电池在300次循环（2420小时）后仍保持理论容量的77%。此外，Na|TBBT氧化还原液流电池也显示出良好的可充电性，有机硫的利用率明显高于文献中的无机硫阴极。

由于中等的分子尺寸，除了无机硫和含硫聚合物外，有机硫低聚物有望为开发高容量硫属元素正极提供新的途径。这项工作可以为抑制可溶性有机电极材料的穿梭提供灵感，从而实现可充电碱金属电池的高性能。

图2. Na|TBBT电池的电化学性能

Size Effect of Organosulfur and In Situ Formed Oligomers Enables High-Utilization Na-Organosulfur Batteries, Advanced Materials. 2021. DOI: 10.1002/adma.202100824

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